Fabricação de semicondutores
Sem a TRUMPF não há IA. Nossas soluções de laser e plasma são a espinha dorsal da fabricação moderna de semicondutores. Da litografia UVE ao advanced packaging: as nossas tecnologias são utilizadas onde quer que o futuro esteja surgindo. Seja revestindo, expondo ou corroendo: se você deseja inovação e progresso, não pode ignorar a TRUMPF. Pensamos no futuro: nossas soluções não só permitem o máximo desempenho, mas também processos que economizam recursos. Juntamente com parceiros tecnológicos líderes, desenvolvemos inovações que mudam setores inteiros.
Semicondutores sem a TRUMPF? Inimaginável.
Inovações começam pelas pessoas. Porque por trás de cada progresso existem ideias, paixão e coragem. Estamos ajudando a produzir uma nova geração de chips. A TRUMPF torna a produção de semicondutores mais rápida, sustentável e eficiente. Para os fabricantes que desejam fabricar chips de alta qualidade, a TRUMPF não é apenas um fornecedor: somos um parceiro estratégico.
Como a TRUMPF impulsiona a fabricação de semicondutores
Nossas tecnologias resultam na máxima disponibilidade em todas as etapas importantes do processo. A TRUMPF está levando a produção de semicondutores para o próximo nível: mais rápida, mais eficiente e mais sustentável.
1. Corte de cristal
Fatias ultrafinas são cortadas do cristal de silício. Com o laser, os fabricantes de chips podem fazer isso de maneira a preservar particularmente os materiais.
2. Bare wafer
Todas as estruturas dos chips semicondutores são aplicadas ao wafer de silício nu.
3. Deposição
Uma fina camada de material, como isoladores ou condutores, é colocada no wafer. Ela é a base para transistores e conexões.
4. TGV/Via drilling
Os raios laser perfuram pequenos contatos (vias) em camadas de isolação e semicondutores. Eles permitem conexões verticais de níveis de circuito em chips 3D.
5. Photoresist coating
O wafer é coberto com uma camada de verniz sensível à luz para que áreas específicas possam ser expostas e processadas de maneira direcionada.
6. Litografia UVE
A luz é projetada na tinta através de uma máscara, criando pequenos padrões estruturais e esboçando assim os circuitos posteriores.
7. Etching
As áreas expostas são corroídas química ou fisicamente, criando trincheiras, vias e trilhas condutoras no material.
8. Ion implant
Átomos estranhos são introduzidos (dopados) no silício em alta velocidade. Isso altera as propriedades elétricas e os transistores podem mudar.
9. Chemical Mechanical Polishing (CMP)
A superfície do wafer é polida quimicamente e mecanicamente. Isso permite uma estrutura multicamadas em chips particularmente avançados.
10. Wafer Dicing
O wafer é separado nos assim chamados dies. Cada die torna-se posteriormente um microchip. Isso pode ser realizado com muita precisão através de laser ou plasma.
11. Testing
Cada chip é testado eletricamente – inicialmente funcionalmente, depois também sob carga e temperatura.
Nossos produtos para a fabricação de semicondutores
Nossas aplicações de laser e plasma são usadas em todas as etapas essenciais da fabricação de chips.
Saiba mais agora sobre a aplicação do laser!
A tecnologia laser pode contribuir antes, depois e durante quase todas as etapas de produção na produção de chips. Cada fabricante e processador de semicondutores tem sua própria cadeia de processos na qual podem usar lasers em diferentes locais.
Como a TRUMPF impacta a indústria de chips
Como os lasers de alto desempenho da TRUMPF possibilitam a litografia UVE.
Nossas parcerias globais
As novas gerações de chips devem consumir o mínimo de energia possível. Os próprios chips também devem ser fabricados com a maior eficiência energética possível e os sistemas devem funcionar 24 horas por dia, 365 dias por ano. A TRUMPF atende a esse requisito apoiando todos os fornecedores relevantes de fábricas de chips com suas soluções de fabricação. Como líderes em inovação, fornecemos soluções eletrônicas e laser para maior eficiência e sustentabilidade na produção de microchips. Durante muitas décadas, a TRUMPF manteve parcerias estreitas com os principais fornecedores da indústria de semicondutores na Ásia, nos EUA e na Europa. Esta colaboração próxima e de confiança permite-nos desenvolver soluções inovadoras que vão ao encontro das elevadas exigências dos nossos clientes.
Um exemplo de colaboração bem-sucedida é a colaboração intensa e de longa data com a ASML, o maior fabricante mundial de sistemas de litografia. A TRUMPF fornece o laser de alto desempenho para a tecnologia UVE e, portanto, a tecnologia central para a produção dos microchips mais poderosos do mundo. Os geradores TRUMPF também fornecem energia confiável e precisa para os processos de revestimento e corrosão na produção de wafers de silício. A tecnologia laser da TRUMPF é usada em inúmeras aplicações, como controle de qualidade de fotomáscaras e estruturas de chips menores.
Um mundo de superlativos
Como empresa de alta tecnologia, estamos moldando ativamente o futuro da indústria de semicondutores e dando uma contribuição significativa para a revolução digital com nossas inovações. Os próximos passos incluem o desenvolvimento de soluções de produção ainda mais eficientes e a expansão de parcerias para ampliar ainda mais os limites da tecnologia.
Inspire-se! Novidades sobre semicondutores, atualizações da TRUMPF, percepções da tecnologia
Você deseja saber mais?
Em seguida, baixe aqui artigos especializados e white papers interessantes sobre o mundo da produção de semicondutores ou sinta-se à vontade para entrar em contato conosco.
O que você sempre quis saber...
Um semicondutor é um material cuja condutividade elétrica está entre a de um condutor (por ex, cobre) e a de um isolante (por ex., vidro). Os materiais semicondutores típicos são silício ou germânio. A condutividade pode ser alterada especificamente através de dopagem (introdução de átomos estranhos) e influências externas, como temperatura ou luz. Isso torna os semicondutores ideais para componentes eletrônicos como transistores, diodos e circuitos integrados. A indústria de semicondutores está crescendo rapidamente, impulsionada por data warehouses, IA e miniaturização. A tendência é para semicondutores cada vez mais potentes e ao mesmo tempo menores. Os especialistas chamam esse desenvolvimento de corrida nanométrica. As tecnologias de laser e plasma da TRUMPF são essenciais para processos como litografia UVE, revestimento, exposição e corrosão. Sem essas tecnologias, a produção de chips de última geração não seria possível.
Um transistor é um componente eletrônico que serve como chave ou amplificador para sinais elétricos. É o coração da microeletrônica moderna e constitui a base para processadores, chips de memória e quase todos os dispositivos digitais. Mais transistores em um chip equivalem a maior poder de computação.
Um semicondutor geralmente passa por várias centenas, às vezes mais de mil, etapas de fabricação. Sua fabricação demora meses. Em termos muito simplificados, o processo de fabricação de semicondutores pode ser descrito em dez etapas:
1. A fabricação começa com um wafer extraído de silício de alta pureza e cortado em fatias finas.
2. O wafer é polido para criar uma superfície absolutamente lisa para processos subsequentes.
3. Na litografia é aplicada uma camada fotossensível (fotorresistente), que posteriormente determina a estrutura dos circuitos.
4. Usando processos de exposição extremamente precisos, como a litografia UVE, pequenos padrões são projetados no wafer.
5. As áreas expostas são então desenvolvidas quimicamente para que as estruturas desejadas se tornem visíveis.
6. Através de processos de corrosão (por ex., corrosão a plasma) são removidas camadas do material, para formar as pistas condutoras e transistores.
7. Isto é seguido por processos de dopagem nos quais átomos estranhos são introduzidos para alterar as propriedades elétricas do silício.
8. Múltiplas camadas de metais e isoladores são aplicadas para criar conexões complexas entre os transistores.
9. Após centenas de etapas, o wafer é testado e cortado em chips individuais (dies) - esse processo é chamado de wafer dicing.
10. Por fim, os chips são embalados (packaging), testados e aprovados para uso em dispositivos como smartphones, computadores ou automóveis.
1. Tecnologia da informação e da comunicação
Os semicondutores controlam os processos de computação em computadores, servidores e smartphones. Eles são essenciais para comunicações digitais, computação em nuvem e Internet das Coisas (IoT).
2. Inteligência artificial e centros de processamento
Chips poderosos permitem o processamento de grandes quantidades de dados para aplicações de IA e análise de big data.
3. Indústria automotiva
Nos veículos, os semicondutores são essenciais para sistemas de assistência ao condutor, mobilidade elétrica, infoentretenimento e condução autônoma.
4. Tecnologia médica
Eles permitem imagens precisas, sistemas de diagnóstico e até mesmo dispositivos implantáveis.
5. Indústria e automação
Semicondutores fazem funcionar os sensores, comandos e robôs da produção industrial.
Aplicações de IA requerem uma enorme capacidade de computação. Quanto mais poderosos os chips, mais rápido e eficientemente os modelos de IA podem ser treinados e usados. Os avanços na tecnologia de semicondutores estão impulsionando significativamente o desenvolvimento da IA. A tecnologia TRUMPF, como UVE, é usada para produzir os chips com maior capacidade de desempenho.
Os chips de IA são processadores especialmente projetados que executam algoritmos complexos de aprendizado de máquina e inteligência artificial diretamente no chip. Eles diferem dos processadores clássicos pela capacidade de processar grandes quantidades de dados em paralelo.
Os chips de IA são criados em um processo de fabricação altamente complexo que combina tecnologias clássicas de semicondutores com processos de embalagem inovadores. Primeiro, os núcleos de computação reais, geralmente baseados em silício, são fabricados em estruturas nanométricas.
Os chips devem ter extrema capacidade de desempenho e ser eficientes em termos energéticos para processar grandes quantidades de dados em tempo real. Por isso, os fabricantes apostam cada vez mais no advanced packaging. Vários chips são combinados nos chamados intermediários, que servem como camada de conexão.
Embora os interposers de silício sejam padrão há muito tempo, eles estão atingindo seus limites em termos de tamanho e custo. A solução: interposers de vidro. O vidro é mais barato, pode ser processado em grandes painéis e permite pacotes complexos de chips para sistemas de IA. Para criar as conexões elétricas entre as camadas, milhões de pequenos furos, chamados de vias de Through Glass Vias (TGV), devem ser perfurados no vidro. A tecnologia laser da TRUMPF também é utilizada aqui.
A Lei de Moore afirma que o número de transistores em um microchip dobra aproximadamente a cada dois anos, enquanto o custo por operação computacional diminui. Como resultado, o desempenho dos chips aumenta continuamente sem aumentar seu tamanho. Para continuar a miniaturização, são utilizadas tecnologias como a litografia UVE e novas arquiteturas de chips (por ex., estruturas 3D). A lei foi formulada em 1965 por Gordon Moore, cofundador da Intel. Não é uma lei da natureza, mas uma observação que reflete a velocidade da inovação na indústria.
1. Miniaturização e precisão
A indústria está sob enorme pressão para produzir estruturas cada vez menores na faixa nanométrica. A litografia UVE e os geradores de plasma devem funcionar com extrema precisão para criar estruturas 3D em wafers de silício. Mesmo os menores desvios levam a rejeições e custos elevados. O controle de qualidade (metrologia) está se tornando cada vez mais complexo porque as tolerâncias estão na faixa nanométrica.
2. Consumo de energia e sustentabilidade
A eficiência energética é crucial para reduzir os custos operacionais e alcançar as metas de sustentabilidade. Os geradores de plasma e os sistemas de laser devem, portanto, funcionar com a maior eficiência energética possível.
3. Cadeias de suprimentos e garantia de qualidade
Toda a cadeia de suprimentos deve garantir qualidade sem defeitos. Pontos fracos nos fornecedores podem colocar em risco a produção. A TRUMPF exige rigorosos padrões de qualidade de parceiros e fornecedores.
4. Disponibilidade dos equipamentos produtivos
A produção de semicondutores está fortemente concentrada na Ásia. Os fornecedores devem entregar aos fabricantes de chips em todo o mundo a mais alta qualidade de serviço para evitar paralisações. Por isso, a TRUMPF está investindo em centros regionais de serviços e centros tecnológicos, por exemplo, em Taiwan.
A litografia é um processo central na fabricação de semicondutores no qual estruturas de circuitos eletrônicos são transferidas para wafers de silício. Um dispositivo de revestimento especial aplica uma camada sensível à luz (fotorresistente) ao wafer. O sistema de litografia então expõe os padrões desejados usando luz e os desenvolve quimicamente. Essas estruturas formam a base para os transistores e outros componentes do chip. A tecnologia mais avançada nesta área é a litografia UVE. El usa luz de ondas extremamente curtas para criar estruturas nanométricas finas. Os microchips de alto desempenho não podem ser fabricados sem a litografia UVE. Ela é crucial para a implementação da Lei de Moore, que exige que o número de transístores duplique a cada dois anos.
Um wafer é o ponto de partida para a produção de microchips. Consiste em silício altamente puro, que primeiro é transformado em um único cristal e depois cortado em fatias finas. Essas fatias são polidas para criar uma superfície absolutamente lisa. As estruturas dos circuitos são criadas no wafer por meio de litografia, exposição, processos de corrosão e dopagem. Após centenas de etapas do processo, o wafer é testado e cortado em chips individuais (“dies”).
Wafer dicing é a separação de chips semicondutores de um wafer. Esta é uma etapa central no backend da cadeia de processo dos semicondutores.
Serra mecânica, stealth dicing, laser dicing ablativo e plasmadicing.
A corrosão a plasma é um processo no qual o material é removido ou estruturado da superfície do wafer usando gás ionizado (plasma). Este processo é essencial para uma estrutura precisa do chip.
Um dispositivo que fornece energia elétrica de alta frequência para gerar e controlar plasma para fabricação de chips.
Through Glass Vias (TGV) são pequenas vias condutoras em vidro que permitem conexões elétricas entre diferentes camadas de um pacote de chip. Eles são cruciais para aplicações de alto desempenho porque encurtam os caminhos do sinal e minimizam as perdas de energia.
A produção de semicondutores requer muita energia. No entanto, as empresas de semicondutores podem reduzir significativamente a sua pegada de CO₂ recorrendo a tecnologias de eficiência energética e à economia circular; a tecnologia TRUMPF desempenha um papel fundamental aqui. Para a TRUMPF, como empresa familiar, a sustentabilidade faz parte do seu DNA. Portanto, quando se trata de tecnologias pioneiras como a litografia UVE, atribuímos grande importância ao uso eficiente e econômico de energia e materiais.
